CAT5 以太网的最大长度

Question

作为课程的一部分，我一直在阅读论文以太网：本地计算机网络的分布式数据包交换。我知道“经典”以太网（通过同轴电缆）的最大长度为 2500m，而双绞线以太网的最大长度仅为 100m。

在谷歌搜索答案时，我发现了一个关于超级用户的问题，其接受的答案是：

328 英尺的规范完全与 CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测网络）中的冲突检测有关。长度受到以下事实的限制：最短的帧大小（64 字节）可以在如果发生冲突，发送节点在听到冲突时仍将发送该帧。

但是，我知道全双工、分组交换以太网不需要冲突检测，因为连接是点对点（即您的计算机连接到以太网交换机 - 没有其他计算机与您共享同一根电缆）和数据在不同的线路上发送和接收。全双工通信为每个网络节点提供唯一的冲突域。这种操作完全避免了冲突，甚至没有实现传统的以太网 CSMA/CD 协议。

所以，我必须问：为什么 Cat5 上的以太网限制为 100m？这不可能是因为冲突检测，因为全双工以太网（我怀疑它几乎占所有 LAN 的 99%，除非有人从 1995 年开始仍在运行总线网络）不会受到冲突的影响。

如果我不得不猜测，我会猜测这是由于铜线上的衰减和信号衰减。

Answer 1

首先，您说它与 CSMA/CD 无关是正确的。

其次，您引用了一个常见但不正确的观点，即 CSMA/CD 是 10Base-T [半双工] 100m 限制的原因。这是一个原因 - 正如你所说的 - 2500m 的经典以太网网络长度（有足够的余量 - 10Mb/s 的 64 字节的最小帧将“占用”大约 11000m 的电缆 - 或者换种说法 - 会听到碰撞大约在传输中间由发件人返回）¹ .

那么为什么是100m呢？它与标准中概述的电气接口和信号特性相关联。双绞线背后的想法之一是使用现有的布线——100m 大约是最大长度，但仍然满足衰减、串扰等参数。

从 802.3-2012 标准：

14.4.1 概述
10BASE-T 的介质是双绞线。大量 10BASE-T 网络是利用就地非屏蔽电话布线和典型电话安装实践安装的，必须考虑端到端路径，包括不同类型的布线、电缆连接器和交叉连接。

（……省略）

14.4.2 传输参数
每个单工链路段应具有以下特性。除非另有说明，所有指定的特性都适用于整个单工链路段。这些特性通常由 0.5 mm [24 AWG] 双绞线组成的 100 m 双绞线电缆满足。

这可能会延续到更新的/相关的（如提到的 EIA/TIA）标准（尽管我没有确凿的证据）。

我还在以太网/IEEE 802.2 系列 AMD 手册中发现了一个有趣的部分，确认 100m 不是一成不变的：

AM79C940 10Base-T 接口
（...省略）当设置低接收阈值位时，（...）10Base-T MAU 接收器的灵敏度增加。这允许使用更长的线路长度，超过正常 10Base-T 的 100m 目标距离（假设典型的 24AWG 电缆）

¹当然，传播延迟在双绞线中也有其作用，因此5-4-3 规则仅用于集线器网络。

Answer 2

铜缆认证标准定义了电缆必须通过的测试才能获得认证。

覆盖 Cat5 的是TIA/EIA-568。

Source铜缆布线系统从 Cat5 到 Cat5e 再到 Cat6 的演变

TIA-EIA-568-A 标准定义了以下参数的测试限制，用于测试 5 类布线安装：

长度、衰减、接线图和近端串扰 (NEXT)。

长度要求定义了电缆从电信室到商业建筑中工作区插座的最大长度不能超过 90 米（295 英尺）。

这个 90 米的距离被定义为水平链接。当在电信机房中添加跳线以与电子设备交叉连接或互连以及连接工作区出口处的设备时，标准允许将这些跳线添加到水平链路的总长度为 10 米。这个 100 米的最大距离，最大 90 米的水平链路加上 10 米的跳线，被定义为水平通道

衰减是信号强度的损失，因为它从产生信号的电缆末端传输到接收信号的另一端。衰减，也称为插入损耗，以分贝 (dB) 为单位进行测量。对于衰减，dB 值越低，性能越好，信号丢失越少。这种降低通常是由原始信号的吸收、反射、扩散、散射、偏转或色散引起的，通常不是几何扩展的结果。

接线图是一种连续性测试。它确保构成电缆中四对双绞线的导体从链路一端的终端点到另一端是连续的。该测试确保导体在每一端正确端接，并且没有任何导体对交叉或短路。

近端串扰 (NEXT) 测量由电缆传输端（近端）的辐射发射引起的电缆内从一对耦合到另一对的信号量。语音信道串扰的一个例子是在电话交谈时可以通过电话线在后台听到无关的谈话。这些信号是从另一个通道引入语音通道的。同样的情况发生在数据信号传输中。如果串扰足够大，它将干扰通过电路接收的信号。串扰以 dB 为单位。dB 值越高，性能越好，传输的信号越多，因耦合而丢失的信号就越少。

长度必须小于等于 100m 才能获得认证。

更长的电缆可能会起作用 - 但不能保证。如果存在大量EMI，较短的 Cat 5 电缆也可能无法工作。信号衰减似乎是限制因素——信号损失太多，你不能保证每秒 100 兆比特。